Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Współcześnie stosowane metody aktywnej profilaktyki tąpaniowej w polskich kopalniach węgla kamiennego

Mirek Adam, Błaszczyk Adam, Dzik Grażyna

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2023

|

nr 7

2--9

EN

Hard coal mining in Poland is accompanied by the hazard of rockbursts. Over the years, methods of this hazard preventing have been developed. They effectively reduce the frequency of rockbursts occuring or minimize the magnitude of the effects of tremors,. The article characterizes, on the basis of data obtained from mining plants conducting mining works in rockburst hazard, the scope of application of individual methods of active rockburst prevention, taking into account the period of 2017-2021. The analysis of the collected data idicates that despite the availability of many possible methods of combating the rockburst hazard, in the mining practice the vast majority of methods are used aimed at disintegration of the rock environment in the vicinity of endangered excavations with the use of explosives are used. The most commonly used are long-hole destress blastings and shock blastings.

PL

Eksploatacji węgla kamiennego w Polsce towarzyszy zagrożenie tąpaniami. Wypracowane metody profilaktyki tego zagrożenia skutecznie ograniczają częstotliwość występowania tąpnięć i minimalizują skutki wstrząsów. W artykule scharakteryzowano zakres stosowania poszczególnych metod aktywnej profilaktyki tąpaniowej w latach 2017-2021. Analiza zebranych danych wskazuje, że w praktyce górniczej w większości wykorzystywane są metody ukierunkowane na dezintegrację środowiska skalnego w sąsiedztwie zagrożonych wyrobisk za pomocą materiałów wybuchowych (głównie strzelania torpedujące i strzelania wstrząsowe).

2

Using elastic wave velocity anomaly to predict rockburst hazard in coal mines

Zhou Kunyou, Małkowski Piotr, Dou Linming, Yang Ke, Chai Yanjiang

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 1

141--164

EN

For the prevention and control of rockburst in underground coal mines, a detailed assessment of a rockburst hazard area is crucial. In this study, the dependence between stress and elastic wave velocity of axially-loaded coal and rock samples was tested in a laboratory. The results show that P-wave velocity in coal and rock is positively related to axial stress and can be expressed by a power function. The relationship showed that high stress and a potential rockburst area in coal mines can be determined by the elastic wave velocity anomaly assessment with passive seismic velocity tomography. The principle and implementation procedure of passive seismic velocity tomography for elastic wave velocity were introduced, and the assessment model of rockburst hazard using elastic wave velocity anomaly was built. A case study of a deep longwall panel affected by rockbursts was introduced to demonstrate the effectiveness of tomography. The rockburst prediction results by passive velocity tomography closely match the dynamic phenomenon in the field, which indicates the feasibility of elastic wave velocity anomaly for rockburst hazard prediction in coal mines.

3

Novel approach for the destress blasting in hard rock underground copper mines

Mertuszka Piotr, Szumny Marcin, Fuławka Krzysztof, Kondoł Piotr

Journal of Sustainable Mining

|

2022

|

Vol. 21, iss. 2

141--154

EN

The present study investigates the possibility of developing a novel method for reducing seismicity and rockbursts in deep underground mines based on modifying drilling and blasting patterns. The main goal was to develop and implement firing patterns for multi-face production blasting, which allow increasing the capability of inducing stress relief in the rock mass, manifested in the seismic event. This method may improve stability control in underground workings, and mitigate risks associated with the dynamic effects of rock mass pressure compared with currently used methods. Thus, the seismic energy may be released immediately after blasting in a controlled way. For this purpose, underground tests using modified blasting patterns and precise electronic detonators were carried out. Vibration data recorded from the multi-face blasting in the considered trial panels were assessed in the scope of amplitude distribution. Results of trials have proven that the method is promising and should be further developed to improve the effectiveness of rockburst prevention in deep hard rock mines.

4

Geophysical and analytical determination of overstressed zones in exploited coal seam: a case study

Chlebowski Dariusz, Burtan Zbigniew

Acta Geophysica

|

2021

|

Vol. 69, no. 2

701--710

EN

A variety of geophysical methods and analytical modeling are applied to determine the rockburst hazard in Polish coal mines. In particularly unfavorable local conditions, seismic profling, active/passive seismic tomography, as well as analytical state of stress calculating methods are recommended. They are helpful in verifying the reliability of rockburst hazard forecasts. In the article, the combined analysis of the state of stress determined by active seismic tomography and analytical mod eling was conducted taking into account the relationship between the location of stress concentration zones and the level of rockburst hazard. A longwall panel in the coal seam 501 at a depth of ca.700 m in one of the hard coal mines operating in the Upper Silesian Coal Basin was a subject of the analysis. The seismic tomography was applied for the reconstruction of P-wave velocity felds. The analytical modeling was used to calculate the vertical stress states basing on classical solutions ofered by rock mechanics. The variability of the P-wave velocity feld and location of seismic anomaly in the coal seam in relation to the calculated vertical stress feld arising in the mined coal seam served to assess of rockburst hazard. The applied methods partially proved their adequacy in practical applications, providing valuable information on the design and performance of mining operations.

5

Zagrożenie tąpaniami i profilaktyka tąpaniowa podczas eksploatacji ścianowej pokładu 507 na dużej głębokości w KWK Ruda Ruch Bielszowice

Wojtecki Łukasz, Gołda Iwona

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 12

10--17

PL

Eksploatacja pokładów zagrożonych tąpaniami w KWK Ruda Ruch Bielszowice jest prowadzona na dużych głębokościach. Eksploatacji tej towarzyszy wysoki poziom naprężeń pierwotnych i związane z tym zagrożenie tąpaniami. Czynnikami negatywnie wpływającymi na koncentrację naprężeń w górotworze są również zaszłości eksploatacyjne wytworzone podczas wieloletniej i wielopokładowej eksploatacji, zaburzenia w zaleganiu pokładów (uskoki, wymycia) oraz obecność grubych warstw mocnych skał w stropie pokładów, odpowiedzialnych za występowanie wysokoenergetycznych wstrząsów. Eksploatacja pokładów węgla w takich warunkach powinna być zaprojektowana w sposób minimalizujący zagrożenie tąpaniami, a aktywna profilaktyka tąpaniowa powinna być ukierunkowana na czynnik wpływający w największy sposób na ryzyko wystąpienia tąpnięcia, nie powodując jednak przy tym wzrostu poziomu pozostałych zagrożeń naturalnych (np. metanowego, pożarowego). W artykule przedstawiono kształtowanie się zagrożenia tąpaniami oraz zastosowaną profilaktykę tąpaniową podczas eksploatacji pokładu 507 ścianą zawałową na głębokości około 814-884 m w KWK Ruda Ruch Bielszowice. Aktywna profilaktyka tąpaniowa była oparta na strzelaniach torpedujących skały stropowe pokładu 507, w zasięgu oddziaływania zaszłości eksploatacyjnych w pokładach 502, 504 i 506. Eksploatacja pokładu 507 została pomyślnie zakończona, co pozwoli na dalszą eksploatację grubego pokładu 510 w tym rejonie.

EN

Exploitation of coal seams in Ruda Hard Coal Mine Part Bielszowice is carried out at large depths. High level of natural stress and the associated rockburst hazard occur during this exploitation. Other factors affecting in a negative way the stress concentration in rock mass are mining remnants, created as a result of mining of many coal seams and lasting many years, coal seams dislocations (faults, washouts) and deposition of the thick layers of competent rocks in the roof of coal seams, responsible for high-energy tremors occurrence. Mining of coal seams under mentioned conditions should be designed to minimize the rockburst hazard, and an active rockburst prevention should be focused on the factor affecting the most the risk of rockburst occurrence, but without causing any increasing of other natural hazards level (e.g. methane hazard, spontaneous fire hazard). In this paper the development of level of rockburst hazard and applied rockburst prevention during longwall mining with caving of coal seam no. 507 at the depth about 814-884 in Ruda Hard Coal Mine Part Bielszowice are presented. The active rockburst prevention was based on a long-hole destress blasting in roof rocks of coal seam no. 507, at influence range of mining remnants in coal seams nos. 502, 504 and 506. Exploitation of coal seam no. 507 was successfully completed, what will enable further exploitation of thick coal seam no. 510 in this area.

6

Ukierunkowane hydroszczelinowanie skał - nowe rozwiązania i zastosowania

Myszkowski Jacek, Makówka Janusz, Merta Grzegorz

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 5

43--50

PL

Metody ukierunkowanego szczelinowania skał (UHS – ukierunkowane hydroszczelinowanie skał i USS – ukierunkowane szczelinowanie strzelnicze), których istotą jest wytworzenie w górotworze szczelin dzielących warstwy skalne na bloki czy płyty o określonych wymiarach i kształtach powstały w latach 90. ubiegłego wieku. Od tego czasu, metody te były szeroko stosowane w kopalniach węgla kamiennego jako aktywne metody profilaktyki tąpaniowej lub też dla potrzeb związanych z poprawą stateczności wyrobisk górniczych, znajdujących się w strefach oddziaływania wysokich naprężeń. Z początkiem roku 2018 odnotowano wyraźny wzrost zainteresowania zastosowaniem metody ukierunkowanego szczelinowania skał. W kilku kopalniach zdecydowano się zastosować tę metodę dla ochrony wyrobisk przyścianowych, jak również dla uzyskania wyprzedzającej destrukcji warstw stropowych w rejonach prowadzonej eksploatacji ścianowej oraz w celu poprawy rabowalności stropu. W większości przypadków stosowano wersję hydrauliczną metody. W artykule przytoczono przykłady udanych zastosowań z kilku miesięcy 2018 roku, wraz ze szczegółami projektów UHS. Pewną niedogodnością w stosowaniu metod UHS i USS jest konieczność wykonywania szczeliny zarodnikowej na dnie otworu wiertniczego. Prowadzone nieustannie prace nad udoskonaleniem technologii ukierunkowanego szczelinowania zaowocowały w ostatnich miesiącach zaprojektowaniem i wykonaniem nowego typu urządzenia, pozwalającego na wycinanie szczelin zarodnikowych w dowolnym miejscu otworu wiertniczego. W artykule zaprezentowano powstałe w ostatnim czasie rozwiązania urządzeń do łatwego wykonywania wielu szczelin w jednym otworze wiertniczym.

EN

Methods of directed rock fracturing (UHS - directed hydraulic rock fracturing and USS – directed rock fracturing by blasting), the idea of which is the create of fractures in the rock mass dividing rock strata into blocks or slabs of specific dimensions and shapes, created in the 90s of the last century. Since then, these methods have been widely used in hard coal mines as active rock burst prevention methods, or for the purposes related to the improvement of the stability of mining excavations located in high stress zones. At the beginning of 2018, there was a marked increase in interest in the application of the method of directed rock fracturing. In several mines, it was decided to apply this method for the protection of longwall headings, as well as for obtaining pre-destructive roof layers in the areas of longwall mining and to improve the caving of roof strata. In most cases, the hydraulic version of the method was used. The article provides examples of successful applications from several months of 2018, along with details of UHS projects. One of disadvantages of using the UHS and USS methods is the need to make an initial fracture at the bottom of the borehole. Continued work on improving the technology of directed fracturing has resulted in the design and construction of a new type of device in recent months, allowing the cutting of initial fractures anywhere in the borehole. The article presents recently created solutions for the easy execution of multiple fractures in a single well.

7

Korelacja wyników monitoringu geodezyjnego z sejsmicznością indukowaną w czasie eksploatacji ściany VIb-E1 w pokładzie 703/1 w KWK ROW Ruch Rydułtowy

Ćwiękała Mateusz

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 1

4--15

PL

Przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w latach 2009-2010 w czasie eksploatacji ściany VIb-E1 w pokładzie 703/1 w KWK Rydułtowy. Dotyczyły one korelacji zmian wysokości terenu w zastabilizowanych punktach obserwacyjnych z zarejestrowanymi silnymi wstrząsami górniczymi. Badania wykazały, że epicentra tych wstrząsów są lokalizowane w otoczeniu tego reperu geodezyjnego, na którym obserwowano w tym czasie największe obniżenia terenu. Wskazuje to na istnienie związku fizycznego i czasowego pomiędzy procesem deformacji warstw skalnych a wstrząsami górniczymi. Badanie te, w sytuacji ich rutynowego prowadzenia, mogą poprawić wyniki oceny zagrożenia sejsmicznego, szczególnie w dobie rozwoju automatycznych systemów ciągłej obserwacji geodezyjnej techniką GNSS.

EN

This paper presents the results of investigations carried out in 2009-2010 during exploitation of the longwall VIb-E1 in coal seam no. 703/1 in Rydułtowy hard coal mine. They concern the correlation between changes of the terrain height determined in stabilized observation points with the recorded strong mining tremors, observed in 2009-2010 throughout the exploitation area of the longwall VIb-E1 in seam no. 703/1. The results of investigations show that epicenters of the above mentioned tremors were located in the vicinity of the survey points where the largest subsidence was observed at that time. It indicates the existence of physical and temporal relationship between deformations of rock layers and seismic events. These investigations, carried out regularly, may improve the results of seismic risk forecasting, especially in the era of rapid development of automated systems of continuous geodetic observation using the GNSS technique.

8

Analiza wpływu miąższości złoża rudy miedzi na lokalizację epicentrum wstrząsów w komorowo-filarowych systemach eksploatacji

Chlebowski D., Świeżowski M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 107

149--170

PL

Towarzysząca prowadzeniu robót górniczych sejsmiczność indukowana, w tym przede wszystkim wysokoenergetyczna, jest jednym z głównych czynników decydujących o występowaniu zjawisk dynamicznych w górotworze. Określane tym mianem tąpnięcia i odprężenia należą do najpoważniejszych pod względem skutków zdarzeń wywołanych wstrząsami górotworu w kopalniach podziemnych. Charakteryzują się słabą przewidywalnością czasu i miejsca, a ich wpływ na skalę przejawów innych zagrożeń naturalnych (głównie wentylacyjnych) znacznie utrudnia dobór i wdrażanie optymalnych metod zwalczania. Biorąc pod uwagę systematycznie rosnącą głębokość eksploatacji w rejonie LGOM w połączeniu z obserwowanym zmniejszaniem się wysokości furty eksploatacyjnej, poznanie genezy oraz atrybutów aktywności sejsmicznej generowanej eksploatacją dokonaną w konkretnych uwarunkowaniach geologiczno-górniczych może przyczynić się do poprawy skuteczności podejmowanych działań prewencyjnych w aspekcie ograniczania skutków wstrząsów w wyrobiskach dołowych, a tym samym zapewnienia właściwego poziomu bezpieczeństwa zatrudnionych załóg. W pracy podjęto próbę odniesienia się do kwestii możliwej relacji pomiędzy miąższością eksploatowanego złoża i kształtowaniem się wybranych parametrów sejsmiczności indukowanej górotworu (liczby i energii wstrząsów) z uwzględnieniem lokalizacji epicentrum rejestrowanych zjawisk względem frontu robót rozcinkowych w ramach szeroko stosowanych w LGOM jednoetapowych systemów komorowo-filarowych. Wykorzystano dane udostępnione przez stację geofizyki górniczej O/ZG Rudna, przy czym opierając się na informacji o rzeczywistej wysokości złoża w poszczególnych rejonach kopalni (Rudna Główna, Rudna Północna, Rudna Zachodnia) w połączeniu z przeglądem notowanej na przestrzeni ostatnich lat aktywności sejsmicznej tych rejonów, wytypowano do szczegółowych rozważań trzy pola eksploatacyjne (każde z innego rejonu) o znacząco różnych miąższościach wybieranego złoża (pole G-7/5/RG, pole XX/1/RP, pole XIX/1/RZ). Dysponując wypisem z katalogów aktywności sejsmicznej w obrębie wzmiankowanych parcel wyznaczono i dokonano analizy udziałów procentowych liczby notowanych zjawisk i ich energii w kontekście usytuowania epicentrum w obszarach powszechnie identyfikowanych z elementami systemu eksploatacji (w caliźnie furty, na froncie rozcinki i w strefie roboczej pola, w zrobach). Dla potrzeb wnioskowania o wielkości zagrożenia sejsmicznego w danym rejonie (polu) do analiz porównawczych wykorzystano zbiór wszystkich wstrząsów o energii powyżej 1 × 103 J, natomiast dla oceny skuteczności stosowanych metod/środków profilaktyki tąpaniowej operowano wyłącznie zjawiskami sprowokowanymi, zaistniałymi w czasie wyczekiwania po robotach strzałowych.

EN

Mining-induced seismicity, particularly high-energy seismic events, is a major factor giving rise to dynamic phenomena within the rock strata. Rockbursts and stress relief events produce the most serious consequences in underground mines, are most difficult to predict and tend to interact with other mining hazards, thus making control measures difficult to implement. In the context of steadily increasing mining depth within copper mines in the Legnica-Głogów Copper Belt Area (Poland) alongside the gradually decreasing effective mining thickness, a study of the causes and specificity of mining-induced seismicity in specific geological and mining settings may improve the effectiveness of the prevention and control measures taken to limit the negative impacts of rockbursts in underground mine workings, thus ensuring safe working conditions for miners. This study investigates the presumed relationship between the mined ore deposit thickness and fundamental parameters of mining-induced seismicity, with the main focus on the actual locations of their epicenters with respect to the working face in commonly used room-and-pillar systems. Data recalled in this study was supplied by the O/ZG Rudna geophysics station. Based on information about the actual ore deposit thickness in particular sections of the mines (Rudna Główna, Rudna Północna, Rudna Zachodnia) and recent reports on seismic activity in this area, three panels were selected for further studies (each in different mine region), where the ore deposit thickness was varied (panel G-7/5 – Rudna Główna, panel XX/1 – Rudna Północna, panel XIX/1 – Rudna Zachodnia). Data from seismic activity reports in those regions was used for energetic and quantitative analysis of seismic events in the context of the epicenter location with respect to the selected mining system components: undisturbed strata, working face and abandoned excavations. In consideration of the available rockburst control methods and preventive measures, all events (above 1 × 103 J) registered in the database were analysed to infer about the global rockburst hazard level in the panel and phenomena induced (provoked) by blasting were considered in order to evaluate the effectiveness of the implemented control measures.

9

Evaluation of rockburst hazard under abandoned mine workings

Chlebowski D., Burtan Z., Zorychta A.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 3

687--699

EN

Recalling the body of experience gathered in the collieries of the Upper Silesian Coal Basin, the increased risk of seismicity and rockburst occurrences in confined conditions including the exploitation of remnants were identified. This study investigates geomechanical aspects of longwall mining in the areas affected by old excavations aimed at relaxation of a multi-bed deposits within a thick coal seam or a group of seams. It is assumed that high-energy seismicity is another factor determining the rockburst hazard alongside the state of stress. A case study is recalled, describing a colliery where mining-induced seismic activity of a de-stressed coal seam remained at the level comparable to or higher than it was experienced in the de-stressed seam operations. An analytical model was used to study the stress state and potential loss of structural continuity of an undisturbed rock body surrounding the longwall panel being mined beneath or over the abandoned workings. Recalling the developed model of the system involving nonlinear functions demonstrating the existence of abandoned mine workings within the rock strata, computer simulations were performed to evaluate the rockburst hazards along the face area. Discussions of results are based on observations of immediate roof convergence and the vertical stress concentration factor at the longwall face zone. Computational data of the modelled mining situations demonstrates that despite using the de-stressing method of mining, the occurrence of events impacting on mine working beneath and over abandoned workings cannot be precluded. Here the scale of rockburst hazards is determined by local mining and geological conditions, such as the type and extent of abandoned workings, their age and vertical distance between them and the coal seam currently mined.

PL

Nawiązując do doświadczeń kopalń GZW potwierdzających ogólną tezę o intensyfikacji skali przejawów zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami, jakie towarzyszy działalności wydobywczej w warunkach skrępowanych występowaniem zaszłości eksploatacyjnych, w artykule odniesiono się do geomechanicznych aspektów eksploatacji ścianowej w rejonach oddziaływania obszarów zrobów, będących m. in. skutkiem dokonań górniczych ukierunkowanych na odprężenie złoża wielopokładowego w ramach wiązki pokładów lub warstw pokładu grubego. Wychodząc z założenia, że obok stanu naprężeń o wielkości zagrożenia tąpaniami decyduje sejsmiczność wysokoenergetyczna, podano przykład jednej z kopalń węgla kamiennego, gdzie parametry aktywności indukowanej eksploatacją pokładu odprężonego kształtowały się na poziomie porównywalnym i wyższym w stosunku do eksploatacji odprężającej. W oparciu o analityczną metodę określania stanu przemieszczenia i naprężenia w otoczeniu elementów ścianowego systemu eksploatacji zaprezentowano rezultaty badań modelowych w zakresie wpływu zrobów na zachowanie się – pod kątem warunków ewentualnej utraty ciągłości struktury – przyprzodkowej partii calizny w pokładzie wybieranym pod/nad zaszłością. Na podstawie opracowanego modelu systemu, w tym indywidualnych funkcji nieliniowych demonstrujących istnienie zrobów w górotworze zrealizowano symulacje komputerowe mające na celu ocenę możliwości wystąpienia tąpnięcia na wybiegu frontu. Dyskusję wyników prowadzono na podstawie obserwacji kształtowania się zmian wielkości ugięcia stropu bezpośredniego oraz współczynnika koncentracji pionowej składowej stanu naprężenia w czole ściany. Dla modelowanych, przykładowych sytuacji górniczych rezultaty obliczeń potwierdziły, iż pomimo występowania efektu odprężenia nie można wykluczyć zdarzenia ze skutkami w wyrobiskach pod/nad zrobami eksploatacji zaszłej, przy czym o wielkości zagrożenia decydują lokalne uwarunkowania geologiczno-górnicze, w tym między innymi rodzaj i rozpiętość zrobów, ich wiek oraz odległość pionowa między zaszłością i pokładem eksploatowanym.

10

Korelacja parametrów przyczyn i skutków tąpnięć zaistniałych w kopalniach węgla kamiennego w GZW

Patyńska R., Pajdak A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 101

71--84

PL

Zjawisko tąpnięcia występujące w kopalniach węgla kamiennego wynika z wielu czynników naturalnych cechujących skały oraz czynników technicznych związanych z technologią i intensywnością eksploatacji. W artykule przeprowadzono analizę statystyczną i badania korelacyjne wybranych parametrów, w 129 miejscach polskich kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, w których odnotowano tąpnięcia. Wyselekcjonowano „mierzalne” i najbardziej kształtujące stan zagrożenia tąpaniami parametry, tj: głębokość eksploatowanego pokładu, w którym odnotowano skutki tąpnięć (Ht), grubość warstwy wstrząsogennej (Hww) oraz skalę ich odziaływania w postaci minimalnej odległości od pokładu, pomiędzy ogniskiem a skutkiem wstrząsu sejsmicznego (Hos). Do analizy tych parametrów wybrano korelację liniową Pearsona oraz korelację rangową Spearmana. Analiza 129 przypadków tąpnięć pozwoliła na weryfikację wzajemnego wpływu wartości oraz rang rozpatrywanych parametrów na stan zagrożenia tymi zjawiskami. Badanie korelacyjne Pearsona wykazało słabą zależność liniową pomiędzy parametrem głębokości eksploatacji pokładu (Ht) i minimalną odległością pomiędzy ogniskiem a skutkiem wstrząsu powodującego tąpnięcia (Hos). Współzależności liniowe pozostałych parametrów nie spełniły warunku istotności korelacji. Korelacja nieliniowa Spearmana wykazała słabą korelację parametrów: minimalnej odległości od pokładu pomiędzy ogniskiem a skutkiem wstrząsu sejsmicznego (Hos) oraz grubością warstwy wstrząsogennej (Hww), a także nikłą zależność pomiędzy pozostałymi parametrami. Celem pracy była weryfikacja czynników kształtujących stan zagrożenia tąpaniami, występujących w Metodzie Rozeznania Górniczego (MRG str. 3. L.p. 1 i 4)), opublikowanej w roku 2007 w postaci Instrukcji Nr 20 pt.: „Zasady stosowania metody kompleksowej i metod szczegółowych oceny stanu zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego”. MRG wskazuje na określoną wartość punktową każdego zdefiniowanego czynnika w poszczególnych zakresach ich zmienności. Proponowane zmiany, nie naruszając istoty i podstawowych złożeń MRG, wskazują na możliwość powtarzalności niektórych parametrów, które mogą wpływać na stan zagrożenia tąpaniami, a które za względu na charakter górotworu są „niezmienialne” i określane jako m.in. podstawowe czynniki geologiczne złoża.

EN

Rockbursts that occur in coal mines are a result of a number of natural factors characterizing rocks as well as technical factors connected with the technology and the intensity of exploitation. This paper presents the statistical analysis and correlational studies of the parameters in 129 spots in the mines in the Upper Silesian Coal Basin, where rockbursts were recorded. The parameters that were selected were measurable and best described the rockburst hazard i.e. the exploitation depth of the seam where the effects of a rockburst were recorded (Ht), the thickness of the tremor-prone layer (Hww), and the scale of their impact defined as the minimal distance from the seam, between the focus and the effect of a seismic tremor (Hos). Pearson linear correlation and Spearman rank correlation were selected for the analyses of the above mentioned parameters. T he analysis of 129 rockburst cases made it possible to verify the influence of the values and ranks of the analyzed parameters on the rockburst hazard. The Pearson correlation analysis showed a weak linear dependence between the seam exploitation depth (Ht) and the minimal distance between the focus and the effect of the tremor causing rockbursts (Hos). The linear dependences of the other parameters did not meet the condition of correlation significance. The Spearman non-linear correlation showed a weak dependence between parameters, the focus and the effect of a seismic tremor (Hos), and the thickness of the tremor-prone layer (Hww). The aim of this paper was to verify the factors determining the rockburst hazard contained in the Method of rockburst hazard evaluation (Metoda Rozeznania Górniczego (MRG p. 3. No. 1 and 4)), published in 2007 in the form of instruction No. 20 ‘Rules for the application of the comprehensive method and detailed methods of the rockburst hazard evaluation in coal mines’ (Zasady stosowania metody kompleksowej i metod szczegółowych oceny stanu zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego). MRG indicates a specific point value of each of the above defined factors separately in particular the size of their ranges. MRG indicates a possible coincidence of some of the parameters, which may affect the rockburst hazard and which, due to the characteristics of a rock mass, are unchangeable and defined as, among others, the basic geological factors of a deposit.

11

Aktywność sejsmiczna Górnośląskiego Zagłębia Węglowego a zagrożenie tąpaniami w latach 2001–2015

Patyńska R., Stec K.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 97

135--144

PL

Podziemna eksploatacja górnicza złóż węgla w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (GZW) powoduje naruszenie równowagi w rozkładzie naprężeń górotworu, zarówno w bezpośrednim, jak i dalszym otoczeniu wyrobisk górniczych. Konsekwencją tego procesu jest między innymi występowanie wstrząsów sejsmicznych. Intensywność zjawisk sejsmicznych, które występują w kilku rejonach GZW (niecce bytomskiej, siodle głównym, niecce głównej, niecce kazimierzowskiej oraz niecce jejkowickiej) jest bardzo zróżnicowana, począwszy od wstrząsów niewyczuwalnych przez ludzi, do silnych o charakterze słabych trzęsień Ziemi (Patyńska i Stec 2017). W okresie obejmującym 15 lat, tj. 2001–2015, poziom aktywności sejsmicznej ulegał zmianom i zależał zarówno od intensywności eksploatacji, jak i od zmienności budowy litologicznej i tektonicznej. Analiza sejsmiczności górotworu kopalń węgla kamiennego na Śląsku wykazała, że w ostatnich latach, pomimo zmniejszenia wydobycia ogółem, aktywność sejsmiczna i zagrożenie tąpaniami wzrosły. Jedną z przyczyn był wzrost wydobycia z pokładów zagrożonych tąpaniami. Prawie połowa wydobycia pochodziło z pokładów zaliczonych do zagrożonych tąpaniami. Skutkowało to zwiększeniem liczby wysokoenergetycznych wstrząsów o energiach rzędu 107, 108 i 109 J. Wykazano, że wielkość energii wstrząsów ma duży wpływ na poziom zagrożenia tąpaniami. W latach 2001–2015 wystąpiło aż 20 tąpnięć spowodowanych wstrząsami o energii sejsmicznej powyżej 107 J z 42 zjawisk ogółem (Patyńska 2002–2016). Celem scharakteryzowania przyczyn tego zjawiska określono parametry, charakteryzujące budowę strukturalną górotworu w miejscach, w których odnotowano tąpnięcia.

EN

The underground mining of coal deposits in the Upper Silesian Coal Basin (GZW) re-sults in an imbalance in the distribution of the stress in the rock mass, both in the immediate and distant surroundings of mining excavations. The occurrence of seismic tremors, among others, is the consequence of this process,. The intensities of seismic phenomena, which occur in several regions of the GZW (Bytomian Basin, Main Saddle, Main Basin, Kazimierzowska Basin, and the Jejkowice Basin) are very diverse, ranging from tremors unrecognizable by humans to strong tremors of the nature of weak earthquakes (Patyńska and Stec 2017). During the period of 15 years, i.e. from 2001 to 2015, the level of seismic activity changed and de-pended on both the intensity of the excavation work and the variability of the lithological and tectonic structures. On the other hand, the seismic activity analysis has shown that in recent years, despite a decrease in total output, seismic activity and rockburst hazard have increased. One of the rea-sons was the increase in mining output. Almost half of the output came from coal seams under the rockburst hazard. This resulted in an increase in the number of great energy tremors with the energy of 107, 108 and 109 J. It has been shown that the amount of energy tremors has a high impact on the level of the rockburst hazard. Between 2001 and 2015, as many as 20 rockburst were caused by seismic tremors above 107 J with 42 total phenomena (Patyńska 2002–2016). The purpose of characterizing the causes of this phenomenon was determined by the parameters characterizing the structure of the rock mass in places where the rockburst was recorded.

12

Określenie zasięgu oddziaływania ciśnienia eksploatacyjnego przed frontem ściany metodą profilowania sejsmicznego

Wojtecki Ł.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2016

|

z. 1 (13)

443--456

PL

W wydrążonej w pokładzie 510 pochylni odstawczej zostały przeprowadzone cykliczne badania sejsmiczne metodą profilowania w trakcie zbliżania się do niej frontu zawałowej ściany 506 w tym samym pokładzie. Przeprowadzone badania umożliwiły określenie zmian prędkości oraz współczynnika tłumienia podłużnej fali sejsmicznej w pokładzie w miarę zmniejszającej się odległości pomiędzy frontem ściany a pochylnią. W oparciu o zmierzone prędkości podłużnej fali sejsmicznej określono zmiany poziomu naprężeń w pokładzie 510. Wyznaczono odległość, przy której stwierdzono wzrost naprężeń w pokładzie 510 w rejonie pochylni odstawczej związany z oddziaływaniem ciśnienia eksploatacyjnego ściany 506. Uzyskane wyniki mogą okazać się użyteczne przy wyznaczaniu stref szczególnego zagrożenia tąpaniami w podobnych warunkach geologiczno-górniczych.

EN

Cyclic seismic investigations have been performed in the haulage inclined drift drilled in coal seam no. 510, during approaching of face of the longwall with caving no. 506 in the same coal seam. Performed investigations enabled determination the changes of velocity and attenuation coefficient of seismic P-wave in coal seam with the shortening distance between the longwall face and the inclined drift. With the use of the measured velocities of seismic P-wave, the changes of stress level in coal seam no. 510 were determined. The distance between the longwall face and the inclined drift, with the observed increase of stress level in coal seam no. 510 in the area of inclined drift due to the influence of exploitation pressure coming from longwall no. 506, has been determined. The study results should be useful to design the zones of the enhanced rockburst hazard in similar geological and mining conditions.

13

Geomechaniczne warunki poprawy efektywności strzelań torpedujących w kopalniach LGOM

Zorychta A., Cieślik J., Burtan Z., Chlebowski D.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2015

|

nr 3

83--93

PL

Strzelania torpedujące są jedną z aktywnych metod profilaktyki tąpaniowej i polegają na naruszeniu struktury skał stropowych w rejonach zagrożonych wstrząsami i tąpaniami. Zmiana integralności stropu, szczególnie warstwy wstrząsogennej bądź kontaktu warstw, zmniejsza możliwość koncentracji energii sprężystej, ale może też być swego rodzaju koncentratorem naprężeń, powodującym wcześniejsze zniszczenie skał. W artykule zaprezentowano wyniki modelowania numerycznego, pozwalające wyznaczać strefy koncentracji energii sprężystej w otoczeniu pola eksploatacyjnego, które będą obszarami, gdzie skuteczność profilaktyki aktywnej będzie największa. Wyniki symulacji numerycznej pozwoliły na sformułowanie ogólnych zasad doboru parametrów strzelań torpedujących.

EN

Torpedo blasting is a one of the active methods of the rockburst prevention with the effect of damage and disintegration of the roof rocks with high seismic risk. Disintegration area of the roof rocks, its particular plates with the interface contact, cause a reduction of elastic strain energy concentration in the layers, in one case and in other may be so-called stress concentrator which make damage of the roof rocks easier. The paper discusses results of numerical calculations in which the high elastic strain energy concentration zones are analyzed. These zones define the area where the torpedo blasting can be most effective. In the last part of the paper Authors give some general rules for torpedo blasting outlined with numerical simulations.

14

Predykcyjny model dobowej emisji energii sejsmicznej indukowanej eksploatacją górniczą

Jakubowski J., Lenart Ł., Ożóg Ł.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 3

18--25

PL

W artykule przedstawiono budowę i ocenę predykcyjnego modelu klasyfikacyjnego dobowej emisji energii sejsmicznej indukowanej eksploatacją ścianową węgla. Model jest oparty na danych z katalogu wstrząsów i podstawowych danych o wydobyciu i ścianach eksploatowanych w partii XVI kopalni Piast w okresie od lipca 1987 do marca 2011. Zmienną prognozowaną jest dwustanowa zmienna określająca wystąpienie dobowej sumy energii sejsmicznej wstrząsów w rejonie ściany większej lub równej wartości progowej 10/5 J. Zastosowano trzy metody analityczne w schemacie data mining: regresję logistyczną, sieci neuronowe i drzewa wzmacniane. Jako najlepszy do celów prognozy wybrano model drzew wzmacnianych. Wyniki na zbiorze walidacyjnym pokazały jego dobrą zdolność predykcyjną, co zachęca do dalszych badań.

EN

This paper presents the design and evaluation of the classification predictive model of daily seismic activity induced by longwall mining. The model combines seismic catalog data, output volume and basic characteristics of the longwall faces in sector XVI of the Piast coal mine over the period of July 1987 to March 2011. The predicted variable defines the occurrence of a daily sum of seismic energy released nearby the longwall, that is greater than or equal to the threshold value of 10/5 J. Machine learning and statistical methods were applied, namely neural networks, stochastic gradient boosted trees and logistic regression. The design and evaluation of the classification predictive models were presented. The boosted tree model appeared to meet the prediction quality criteria best. The results of the model evaluation show its promising predictive capability.

15

A predictive model of daily seismic activity induced by mining, developed with data mining methods

Jakubowski J.

Geoinformatica Polonica

|

2014

|

T. 13

8--19

PL

W artykule przedstawiono budowę i ocenę predykcyjnego modelu klasyfikacyjnego dobowej energii sejsmicznej indukowanej eksploatacją ścianową węgla w partii XVI kopalni Piast. Model wykorzystuje dane o energii wstrząsów oraz podstawowe dane charakteryzujące front eksploatacji i wydobycie w tej partii w okresie od lipca 1987 do marca 2011. Dwustanową zmienną prognozowaną jest wystąpienie dobowej sumy energii wstrząsów w ścianie większej lub równej wartości progowej 105 J. Zastosowano trzy metody analityczne data mining: regresję logistyczną, sieci neuronowe i drzewa wzmacniane. Jako najlepszy dla celów prognozy wybrano model drzew wzmacnianych. Wyniki na próbie walidacyjnej pokazują jego wysoką zdolność predykcyjną, biorąc pod uwagę złożoność zjawiska. Wskazywać to może na przydatność zastosowanego modelu do konstrukcji bieżącej, krótkookresowej prognozy zagrożenia sejsmicznego.

16

Zagrożenie tąpaniami w kopalniach GZW w latach 1993–2012

Patyńska R., Kabiesz J.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2014

|

nr 5

3--10

PL

Tematyka artykułu dotyczy skali zagrożenia tąpaniami w kopalniach GZW wraz z analizą podstawowych parametrów związanych z tym zjawiskiem. Opierając się na danych z banku tąpnięć zestawiono zbiór informacji o warunkach i okolicznościach wystąpienia tąpnięć w ostatnich 20 latach. Zarówno dane statystyczne, jak i charakterystyka metod oceny zagrożenia tąpaniami świadczą o stale rosnącym zagrożeniu oraz o korzystnym oddziaływaniu sposobów ograniczania skutków tych zjawisk. Niniejszą publikację przygotowano na podstawie poufnych materiałów, protokołów tąpnięć itp. wykonanych po tąpnięciach zaistniałych w kopalniach GZW.

EN

In the past 20 years coal production in Poland diminished almost twice, but despite this fact Polish mining, when compared to European mining, remains at the forefront. Together with the drop in output (by about 51 million tons within 20 years), the number crumps also diminished from 9-18 cases in the years 1993- 1995 to about 1-5 cases after 1996. Analysis of crumps that took place in 1993-2012 points to an increase in seismic properties of mines. Crump consequences, in the majority of cases, are limited to longwall area, especially for longwalls with cavings. Clumps are omnipresent in mining. In Poland this risk mostly occurs in coal mines. In 1993 as many as 42 of the 71 mines in operation where places with clump risk. About 30% of output was produced in crump-risk beds. In 2011-2012, out of the 30 mines in operation, 22 mines were mining from crump-risk beds. Output from crump-risk beds was about 47.5%. From mining conditions analysis it can be concluded that despite a continuous drop in output, we need to count with increased crump risk in the years to come. In order to limit dangerous consequences of crump risk on mining work areas, it is crucial to assess crump risk properly and engage in crump prevention. Analysis of the development of crump prevention methods indicates their constant perfection. Positive results in immediate crump prevention have also been achieved by appropriate control of technological processes.

17

Efektywny monitoring stanu zagrożenia tąpaniami dla skutecznego kierowania aktywną i pasywną profilaktyką tąpaniową

Klabis L., Malesza A., Pierzyna A., Tetla W.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2014

|

nr 9

28--36

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń oraz korzyści płynące ze stosowania rozszerzonego monitoringu stanu zagrożenia tąpaniami, wykorzystującego możliwości bieżących analiz: tomografii pasywnej, metody PPV oraz zmian parametru b relacji Gutenberga-Richtera dla ścian o dużej aktywności sejsmicznej. Dla tego celu wybrano pole eksploatacyjne ściany 6 w przyspągowej warstwie pokładu 510, prowadzonej w warunkach III stopnia zagrożenia tąpaniami.

EN

The mine seismic observations have been focusing to date on identification of the shock and rock burst threat conditions. However due to the number and configuration of the network of seismic stations this assessment concerned rather the mining areas than individual workings or mined longwalls. Due to difficulty of locating weak seismic events, the analysis of effectiveness of applied preventive measures or determination of the impact of mining-geological parameters on the level of released seismic energy was similarly difficult. The utilisation of the possibilities offered by the enhanced seismic monitoring enabled to improve the quality of recording of the shocks of the bed rock and to use the longwall passive tomography, analyse the changes of coefficient b of Gutenberg-Richter distribution and parameters of PPV factor for the assessment of the seismic threat conditions. The obtained qualitative and quantitative data in respect to the rock burst threat assessment allows to better select the appropriate preventive measures concerning the conducted mining works and react quickly and accordingly to a changing threat status.

18

Predictive regression models of monthly seismic energy emissions induced by longwall mining

Jakubowski J., Tajduś A.

Archives of Mining Sciences

|

2014

|

Vol. 59, no. 3

705--720

EN

This article presents the development and validation of predictive regression models of longwall mining-induced seismicity, based on observations in 63 longwalls, in 12 seams, in the Bielszowice colliery in the Upper Silesian Coal Basin, which took place between 1992 and 2012. A predicted variable is the logarithm of the monthly sum of seismic energy induced in a longwall area. The set of predictors include seven quantitative and qualitative variables describing some mining and geological conditions and earlier seismicity in longwalls. Two machine learning methods have been used to develop the models: boosted regression trees and neural networks. Two types of model validation have been applied: on a random validation sample and on a time-based validation sample. The set of a few selected variables enabled nonlinear regression models to be built which gave relatively small prediction errors, taking the complex and strongly stochastic nature of the phenomenon into account. The article presents both the models of periodic forecasting for the following month as well as long-term forecasting.

PL

W artykule przedstawiono budowę i walidację predykcyjnych modeli regresyjnych sejsmiczności indukowanej eksploatacją w ścianie, opartych na obserwacjach w 63 ścianach kopalni Bielszowice prowadzonych w 12 pokładach w latach 1992-2012. Zmienna prognozowaną jest logarytm miesięcznej sumy energii sejsmicznej wstrząsów w ścianie. Zestaw predyktorów składa się z siedmiu zmiennych ilościowych i jakościowych opisujących wybrane czynniki górnicze i geologiczne w ścianach. Do budowy modeli zastosowano dwie metody uczenia się maszyn: drzewa wzmacniane oraz sieci neuronowe. Zastosowano dwa rodzaje walidacji modeli: na losowej próbie walidacyjnej oraz na czasowej próbie walidacyjnej. Zestaw kilku wybranych zmiennych pozwolił na zbudowanie nieliniowych modeli regresyjnych, które, biorąc pod uwagę złożoną i silnie stochastyczną naturę zjawiska, dają względnie małe błędy pro gnozy. W artykule przedstawiono zarówno modele do prognozy okresowej na kolejny miesiąc jak i do prognozy długoterminowej.

19

The basic assumptions of the quantitative version of the Comprehensive Method of Rockburst Hazard Evaluation

Kurzeja J., Kornowski J.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2013

|

T. 29, z. 2

193--204

PL

W artykule opisano podstawy i wyniki stosowania nowej, ilościowej wersji znanej w polskim górnictwie Kompleksowej Metody Oceny Stanu Zagrożenia Tąpaniami (ang.: CMRHE). W skład Metody Kompleksowej (MK) wchodzą cztery tzw. „metody szczegółowe”: sejsmologii górniczej, sejsmoakustyki, wierceń małośrednicowych i „ekspercka” metoda rozeznania górniczego. Mimo swej popularności, MK nie jest dobrze zdefiniowana w sensie matematycznym: ani sama MK ani żadna z metod szczegółowych nie definiują ilościowo przedmiotu swego zainteresowania, tzn. zagrożenia tąpaniami, wskutek czego usiłują one ocenić lub prognozować niezdefiniowaną wielkość. Nie ma też pewności, że każda z metod bada tę samą wielkość fizyczną i nie jest oczywiste w jaki sposób poprawnie łączyć wyniki metod szczegółowych by otrzymać poszukiwane wynikowe zagrożenie. Opisana tu wersja ilościowa MK, od samego początku definiuje zagrożenie tąpnięciem jak również wszystkie jego składniki jako prawdopodobieństwa, na których wszelkie przekształcenia mogą być dokonywane zgodnie z zasadami rachunku prawdopodobieństwa. W artykule zademonstrowano, że wszystkie informacje o czynnikach kształtujących zagrożenie, które wykorzystywane są w oryginalnej Metodzie Kompleksowej, mogą być przedstawione w formie rozkładów prawdopodobieństwa – zawsze zależnych od właściwej zmiennej objaśniającej – a dla konkretnej, lokalnej wartości tej zmiennej, każdy rozkład daje skalarną wartość prawdopodobieństwa. Iloczyn tych rozkładów prawdopodobieństwa jest estymatorem zagrożenia tąpnięciem i jest oparty na dokładnie tej samej informacji co oryginalna ocena z MK. Można zauważyć, że logarytm iloczynu prawdopodobieństw daje sumę składników, analogiczną lecz nie identyczną względem sumy „punktów” w oryginalnej MK, co podkreśla bezpośredni związek opisanej tu ilościowej wersji z oryginalną MK. W końcowej części artykułu przedstawiono przykład oceny zagrożenia tąpnięciem, ilustrując prostotę metody.

EN

This article describes the process and results of applying a new, quantitative version of what is, in the Polish mining industry, a well-known, so-called Comprehensive Method of Rockburst Hazard Evaluation (CMRHE). The CMRHE is composed of four “particular methods” (i.e. mining seismology, seismoacoustics, drilling, and the partly subjective “expert method of hazard evaluation”). Despite its popularity, CMRHE is not well defined in the mathematical sense. The subject, i.e. the rockburst hazard, is not quantitatively (or otherwise) well defined within the CMRHE Instructions or the four particular methods. In fact, the CMRHE tries to predict an undefinedsubject, and there is no guarantee that the particular methods attempt to identify the same (undefined) hazard. It is not clear how the four particular results should be combined to arrive at the final hazard prediction. The quantitative version, described here, starts by defining the hazard and all of its components as probabilities. These can then be combined according to probability rules. This analysis demonstrated that all the relevant pieces of (presumably independent) information – exactly the same as applied by CMRHE – can be expressed as probability distributions, each one dependent on its explanatory variable and each one assuming a scalar value under any concrete local conditions. Using the quantitative version of CMRHE, the product of these distributions bases the formal estimator of rockburst hazard on exactly the same information as the original CMRHE. The fact that the logarithm of this product is the sum of “points” stresses the simple connection between the original CMRHE and its quantitative version. An example using actual (albeit compressed) data illustrates the simplicity of this application.

20

Geofizyczne badania stanu górotworu w świetle nowych uregulowań prawnych dotyczących geofizyków górniczych

Mirek A., Oset K.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2013

|

nr 1

17-31

PL

W artykule, na tle charakterystyki poziomu zagrożenia sejsmicznego i tąpaniami w górnictwie polskim, zaprezentowano krótki przegląd geofizycznych metod oceny stanu tych zagrożeń, w świetle nowej ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. - Prawo geologiczne i górnicze, która weszła w życie z dniem 1.01.2012 r. oraz wydanych dotychczas, na podstawie zawartych w niej delegacji, aktów wykonawczych, a także propozycji uregulowań rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych. Podkreślono zwiększenie zakresu zadań i odpowiedzialności geofizyków górniczych w całości procesu oceny stanu zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych.

EN

The article presents, against the characteristics of the level of seismic hazard and hazard of rock burst in the Polish mining, a brief overview of geophysical methods applied to assess these hazards in the light of the new Geological and Mining Act of June 9th, 2011, which entered into force on January 1st, 2012, and of the implementing regulations that have been so far issued basing on the delegation included in the Act as well as of some proposals regarding the Regulation of the Minister of the Economy on the specific requirements relating to the regulation of operations in underground mines. The increase in the scope of tasks and responsibilities of mining geophysicists during the whole evaluation process of natural hazards in mining has been highlighted.